(57)【要約】 現場に設置される既存の検出器に接続でき、工事の進捗に伴う計測管理データ内容・データ量の増加ならびに現場計測地点の変化に対応でき、土木・建築計測データの現場での変状表示及びデータ収集を行えるアダプターユニットを提供する。土木・建築作業現場における計測管理に用いるユニットであって、検出器インタフェース部、隣接するユニットを平衡型伝送路ケーブルおよび電源ケーブルを介して接続する２つの伝送インタフェース部、現場作業者に構造物の変状を告知するためのＬＥＤ表示部、アナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換部、メモリ部、ディジタル信号が許容範囲外である場合にＬＥＤ表示部に表示信号を出力する情報処理部、識別番号、を備え、検出器のデータに応じて現場の変状を表示し、かつ、接続された複数のユニットの末端に設けられたデータ収集装置に対してデータを送信できる。
2011083775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土木・建築作業現場における計測管理に用いるユニットであって、
１）現場の検出器のアナログ信号を入力できる少なくとも１つの検出器インタフェース部、
２）隣接するユニットもしくはデータ収集装置とデータ通信するための伝送インタフェース部、
３）現場作業者に構造物の変状を告知するためのＬＥＤ表示部、
４）前記検出器インタフェース部から入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換部、
５）前記ディジタル信号をデータとして保存するメモリ部、
６）前記ディジタル信号が許容範囲外である場合に、前記ＬＥＤ表示部に表示信号を出力する情報処理部、
７）ユニークな識別番号、
を備え、
検出器のデータに応じて現場の変状を表示し、かつ、
接続された複数のユニットの末端に設けられたデータ収集装置に対して、前記識別番号を用いて前記メモリ部に保存されている前記データを、前記伝送インタフェース部を介して送信できる、
ことを特徴とするアダプターユニット。
【請求項２】
土木・建築作業現場における計測管理に用いるユニットであって、
１）現場の検出器のアナログ信号を入力できる少なくとも１つの検出器インタフェース部、
２）隣接するユニットを、ツイストペアを用いた平衡型伝送路ケーブルおよび電源ケーブルを介して接続する少なくとも２つの伝送インタフェース部、
３）現場作業者に構造物の変状を告知するためのＬＥＤ表示部、
４）前記検出器インタフェース部から入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換部、
５）前記ディジタル信号をデータとして保存するメモリ部、
６）前記ディジタル信号が許容範囲外である場合に、前記ＬＥＤ表示部に表示信号を出力する情報処理部、
７）ユニークな識別番号、
を備え、
検出器のデータに応じて現場の変状を表示し、かつ、
接続された複数のユニットの末端に設けられたデータ収集装置に対して、前記識別番号を用いて前記メモリ部に保存されている前記データを、前記伝送インタフェース部を介して送信できる、
ことを特徴とするアダプターユニット。
【請求項３】
前記ＬＥＤ表示部は、前記ディジタル信号が許容範囲外である場合に、少なくとも２段階の色表示が行えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項４】
前記ＬＥＤ表示部は、ＬＥＤを装着した部分および液晶パネルを用いて任意情報を表示できる部分から成り、光の色に加えて、現場の変状を文字または図柄によって現場作業者に告知できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項５】
前記許容範囲の設定値および前記ＬＥＤ表示部の色の閾値のパラメータは、前記メモリ内に保存されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項６】
前記許容範囲の設定値および前記ＬＥＤ表示部の色の閾値のパラメータは、前記データ収集装置から前記伝送インタフェース部を介して受信できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項７】
前記信号変換部の校正パラメータは、前記データ収集装置から前記伝送インタフェース部を介して受信できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項８】
前記ＬＥＤ表示部は、前記ディジタル信号が許容範囲内にある場合、青色系又は緑色系の安全色表示を常時行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項９】
前記メモリ部には、サンプリング毎にデータ収集日時とデータ値が保存され、前記データ収集装置に対して、前記伝送インタフェース部を介して一括して送信できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のアダプターユニットにおいて、ユニット本体の壁面への取付け部を底面とした場合に、ユニット本体の側面部にインタフェース用のケーブルコネクタが設けられ、ユニット本体の上面部に透明カバーが設けられ、前記ＬＥＤ表示部の表示が前記透明カバーを介して確認できることを特徴とするアダプターユニット。
【請求項１１】
前記メモリ部には、サンプリング毎にデータ収集日時とデータ値が保存され、
ユニット本体には、メモリカードが抜き差し可能なメモリカードインタフェース部が設けられ、
前記メモリ部に保存されたデータを、前記メモリカードにデータ転送できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項１２】
前記情報処理部から出力される表示信号を外部に出力する外部インタフェース部が設けられ、該外部インタフェース部に、ユニット本体と独立したＬＥＤ表示装置が接続できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項１３】
前記ＬＥＤ表示部から発光される光を取り出せる光ファイバーインタフェース部が設けられ、該光ファイバーインタフェース部に、ユニット本体と独立した光ファイバーが接続できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然ならびに人工構造物の現場での変状の発生・進展、あるいは危険度の増大を監視する目的で、自然構造物等の任意の位置に設置される土木・建築計測データ収集用ならびに防災計測データ収集用の検出器に接続され、計測データの現場での変状表示及びデータ収集を行うアダプターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路の交差点に設置されている信号機は、青、黄、赤という３色の光を用いて、運転者や歩行者などの通行を安全に制御する安全性告知装置であり、ほぼ世界共通の装置として定着している。また、我々一般市民には、青なら安全、赤は危険という概念が浸透している。しかし、自然及び人工構造物と人間社会との一般的関係においては、このような安全性告知装置が見当たらない。【０００３】
ここで、自然構造物とは、道路脇や住宅地周辺の自然斜面、自然河川堤防、など土質材料および岩盤などで形成されている自然地形の一部を指す。また、豪雪地帯において雪崩の危険性を検討するときの雪も対象となる。
また、人工構造物とは、大きく分けて土木構造物、建築構造物およびそれらを建設する際に用いる建設機械を指す。
土木構造物とは、橋梁、送電や通信用の鉄塔、ダム、トンネル、盛土、埋立地、人工河川堤防、人工斜面などを指す。
また、建築構造物とは、一般住宅、高層ビル、公共建築物（美術館、学校、駅舎、体育館など）、大規模レジャー施設(コンサートホール、スポーツスタジアム、観覧車、ジェットコースターのレールなど)、イベント会場仮設構造物などを指す。
また、建設機械とは、特に大型クレーン、大型重機のようにオペレータが必要で工事中には周辺に住民もしくは作業員が近づく可能性があるものを指す。
これらの自然及び人工構造物において変状が進み、その安全性が低下し続けている現状があったとしても、それを合理的・経済的に検知し、効果的に周辺住民および作業関係者に知らせる安全性告知装置はまだまだ開発途上であるといわざるを得ない。【０００４】
自然構造物の一つである危険斜面の例についての現状と問題点を述べる。日本は国土の４分の３が山地で覆われており、全国には約９万の斜面崩壊危険箇所をはじめ、地すべり危険箇所、土石流危険箇所、落石危険箇所など２１万箇所を数える土砂災害危険箇所が存在すると言われており、特に豪雨や震災発生時、斜面工事時などには、斜面災害が集中している。【０００５】
このような状況下、崩壊危険性の高い箇所から斜面防災対策を効率的に実施し、災害の発生やその予兆を捉える装置を配備すると共に、危険度に応じて道路利用者や周辺住民に情報提供することが必要とされている。そのために、専門家による予備調査、予算化されたモニタリングプラン、ＩＴ（Information Technology）技術を適用したデータ転送システム、担当者による安全性判断と警告発信システムなどが開発され、これまで着実に成果を上げてきている。【０００６】
しかしながら、自然現象に起因する災害発生の危険度は基本的には不変であるのに対し、災害対策のための整備予算が減少していることもあり、例えば、処置を要する斜面崩壊危険箇所の場合でも、未だ全体の約２割の整備率であるというのが実状である。
また、このうちデータのリアルタイム分析と住民への告知システムが完備している箇所は極めて限定的なものにとどまっている。【０００７】
一方、現在、各現場で行っている斜面崩壊危険箇所などの計測管理は、主要断面に複数の計測器を設置し、設計計算書を基に管理基準値を、例えば、第１警戒値から第３警戒値までの３段階に設定し、手動測定あるいは自動測定を行って、管理事務所内のコンピュータでデータ整理を行っている。そして、それらの測定結果から計測担当職員が斜面崩壊などの挙動を判断している。
例えば、測定値が管理基準値を超えた場合、職員が現場調査を実施し、危険と判断した場合、発注者と協議の上、警報または退避命令を発するのが一般的な管理方法である。また、管理基準値を超えない場合は、週報や月報で発注者に報告書を提出し、施工終了時には、施工に伴う計測データとして最終報告書に纏めて提出している。【０００８】
上記のような土木作業現場における変状の計測管理は、工場やプラント施設における建屋・施設内の計測管理とは異なる。図１０に示すように、工場やプラント施設の場合、現場の検出器（６１〜６８）から取り込まれた信号は、ローカル制御装置（５１〜５３）やリモート制御盤によってデータ収集され、それらの収集データはネットワーク５０を通じて中央の計測管理室３０のデータ収集装置３４、中央監視装置３２へとデータ伝送される。ローカル制御装置やリモート制御盤には、通常、故障発生用のランプ表示機能が設けられている。
また、オペレータが中央監視装置３２から離れた場所にいて、館内放送設備が無い場合や館内放送が届かない場所が存在する場合には、中央データ収集装置３４からローカル制御装置、リモート制御盤にアナウンス内容を伝え、これらのローカル制御装置、リモート制御盤に接続されている携帯型表示端末装置上にアナウンス内容を表示できるものもある（例えば、特許文献２を参照）。【０００９】
また、昨今、ローカルなデータを検出器で収集して、それらを信号ケーブルや電話回線を通じてデータ収集し、それらを集中して解析し監視できるシステムが存在する（例えば、特許文献３，特許文献４を参照。）【００１０】
上述したような工場やプラント施設の計測管理のシステムを、土木・建築作業現場における変状の計測管理に採用するのは、非常に困難である。それは、土木・建築作業現場では工事が進むにつれて、現場状況が変化していくからである。すなわち、土木・建築作業現場では工事が進むにつれて、計測管理するデータ内容やデータ量が増加し、また、現場の計測地点も変化していく。そのため、計測管理の対象や範囲が、工事の進捗に応じて変化するため、工場やプラント施設の計測管理システムのように、計測管理データ個数や収集地点が固定されるものではないのである。
また、例えば、トンネル工事のような土木作業現場では、無線を用いてデータ収集することは困難であり、各計測器のデータは、個別に携帯型のデータ収集装置を接続するなどしてデータ収集されている。【００１１】
このような状況下、土木・建築作業現場においては、管理事務所で計測管理して現場の危険度を把握して、それを現場に伝えるといったやり方を見直し、現場作業者の安全性をさらに向上することが求められている。【００１２】
かかる状況下、発明者の一人である芥川は、既に、地すべりなどの防災から市民及び工事関係者を守るために不可欠な動態観測データを、リアルタイムに周辺関係者（住民、現場作業者など）に情報開示すべく、任意の観測点間の相対変位を光の色で表示する装置を提案している（特許文献１）。
これは、任意の２点間の相対変位を計測する計測部と、複数のＬＥＤ光源を配列させたＬＥＤチューブと、計測部で得られた変状量からＬＥＤ光源の色を決定するスイッチ部とを備え、スイッチ部は、非導電体と導電体とを適宜配列したスイッチパネルと、変状量に応じて移動し得る各ＬＥＤチップの電源ラインの接触点とから構成され、原位置でリアルタイムにその変状を光の色で告知するものである。【００１３】
しかしながら、防災データ（動態観測データ）を収集する既存の計測器は、ひずみゲージ、差動トランス、ポテンショメータなど各種のものがある。
従って、既存の計測器データに対応することができ、かつ、それらのデータを現場において現場作業者などにリアルタイムに光の色で危険度の情報を開示できれば、現場作業員自身が光の色で、いち早く現場の状態の危険度を判断できることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−３０９７８４号公報
【特許文献２】特開平１０−２４７１０８号公報
【特許文献３】特開平１１−３１６８８６号公報
【特許文献４】特開平０５−３２７９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
現在、土木・建築作業現場に導入されている上述の高度計測データ管理システムは、コスト高のため危険性がすでに把握されている箇所の全数にそれを設置することができないといった問題がある。
また、既存システムでは、現場で起こっている変状を別の場所（本社や中央官庁のデータ管理室など）で集中管理することが多く、危険が迫っていてもその場にいる現場作業者等に情報が伝わらないという決定的な問題がある。【００１６】
ここで述べた現状の問題点は、自然構造物の一つとしての危険斜面の例だけに限らず、他の自然構造物、土木構造物、建築構造物、および関係する建設機械を対象とした建設中および供用時の変状監視や安全管理システムにおいても同様に存在している。【００１７】
上記状況に鑑みて、本発明は、現場に設置される既存の検出器に接続でき、工事の進捗に伴う計測管理データ内容・データ量の増加ならびに現場計測地点の変化に対応でき、土木・建築計測データの現場での変状表示及びデータ収集を行えるアダプターユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成すべく、本発明のアダプターユニットは、土木・建築作業現場における計測管理に用いるユニットであって、
１）現場の検出器のアナログ信号を入力できる少なくとも１つの検出器インタフェース部、
２）隣接するユニットもしくはデータ収集装置とデータ通信するための伝送インタフェース部、
３）現場作業者に構造物の変状を告知するためのＬＥＤ表示部、
４）検出器インタフェース部から入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換部、
５）ディジタル信号をデータとして保存するメモリ部、
６）ディジタル信号が許容範囲外である場合に、ＬＥＤ表示部に表示信号を出力する情報処理部、
７）ユニークな識別番号、
を備えた構成とされる。【００１９】
かかる構成によれば、検出器のデータに応じて現場の変状を表示でき、かつ、接続された複数のユニットの末端に設けられたデータ収集装置に対して、識別番号を用いてメモリ部に保存されているデータを、伝送インタフェース部を介して送信できる。
すなわち、現場に設置される既存の検出器に接続でき、工事の進捗に伴う計測管理データ内容・データ量の増加ならびに現場計測地点の変化に対応でき、土木・建築計測データの現場での変状表示及びデータ収集を行えるのである。【００２０】
上記１）の現場の検出器のアナログ信号を入力できる少なくとも１つの検出器インタフェース部とは、既存の計測器（ストレーンゲージ型、差動トランス型、ポテンショメータ形、電圧型）に対応するインタフェースである。既存の計測器のアナログ信号を入力できるインタフェースを備えるものである。
また、検出器を駆動するための電源を供給できるように、定電流回路を備えるのが好ましい。現場の検出器を本発明のアダプターユニットに接続するだけで、現場の検出器を駆動して、検出信号を入力できる。
さらに、現場の検出器のタイプによって、信号増幅の有無、定電流供給の有無を切り替え可能であることが好ましい。検出器タイプの切替スイッチは、本発明のアダプターユニットに内蔵されており、アダプターユニットのハードウェアの初期設定で検出器タイプを切り替える。
少なくとも１つとしているのは、１台のアダプターユニットに近くに配置されている複数の検出器を同時に接続できるといった意味である。【００２１】
次に、上記２）の隣接するユニットもしくはデータ収集装置とデータ通信するための伝送インタフェース部について説明する。
本発明のアダプターユニットは、隣接するユニットもしくはデータ収集装置とデータ通信するための伝送インタフェース部を備える。ここで、伝送インタフェース部は有線ケーブルを介してデータ伝送されるものでもよく、また、無線通信を介してデータ伝送されるものでもよい。
特に、無線通信を介してデータ伝送されるものの場合、距離が通信可能範囲であれば、隣接するユニットではなく、直接的にデータ収集装置に対して、データを送受信することが可能である。【００２２】
また、無線通信の障害となる環境の場合は、有線ケーブルを介してデータ伝送される。有線ケーブルを介してデータ伝送する伝送インタフェース部としては、隣接するユニット同士が、ツイストペアを用いた平衡型伝送路ケーブルおよび電源ケーブルを介して接続され連結していく伝送インタフェース部が好ましい。
ユニット同士が直列に連結していくことにより、長蛇のように伸びていく。上述したように、現場では、工事の進捗とともに、計測ポイントや計測点が変化する。ユニット同士が直列に連結することにより、ユニットの追加や、ユニット間に新たに計測点を追加することが容易に行えることになる。
ここで、ツイストペアを用いた平衡型伝送路ケーブルとは、例えば、ＲＳ−４８５のシリアル通信ケーブルが好適に用いられる。ＲＳ−４８５のシリアル通信ケーブルの場合、アダプターユニットの接続台数は９９台程度まで可能であり、総伝送距離は比較的遠距離の１２００ｍ程度まで可能である。【００２３】
また、電源ケーブルは、アダプターユニット内の電子機器を動作したり、定電流を生成するためのものであり、ＤＣ２４Ｖの電源ケーブルが好ましい。【００２４】
また、少なくとも２つの伝送インタフェース部としたのは、長蛇のように直列に連結したアダプターユニットの１つから、分岐できるように、３つの伝送インタフェース部を備えるものや、４つの伝送インタフェース部を備えるものも含まれるという意味である。【００２５】
次に、上記３）の現場作業者に構造物の変状を告知するためのＬＥＤ表示部とは、土木・建築計測データに関して現場で変状を表示するためのものである。ＬＥＤ表示部は、少なくとも１つのＬＥＤランプで構成可能であるが、好ましくは、複数のＬＥＤで構成され、後述するディジタル信号が許容範囲外である場合に、２段階〜５段階の色表示が行えるものがよい。例えば、５段階の色表示としては、青，シアン，緑，黄色，赤の色表示である。【００２６】
また、更に好ましくは、ＬＥＤ表示部は、ＬＥＤを装着した部分および液晶パネルを用いて任意情報を表示できる部分から成り、光の色に加えて、現場の変状を文字または図柄によって現場作業者に告知できることが好ましい。
また、ＬＥＤ表示部は、ディジタル信号が許容範囲内にある場合、青色系又は緑色系の安全色表示を常時行うことが好ましい。例えば、青色は、信号機などのように安全であるといった観念の色として定着しているからである。【００２７】
次に、上記４）のアナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換部とは、アダプターユニットが情報処理できるデータに変換するためのものである。【００２８】
また、上記５）のディジタル信号をデータとして保存するメモリ部と、上記６）のディジタル信号が許容範囲外である場合にＬＥＤ表示部に表示信号を出力する情報処理部とは、具体的には、ＣＰＵ，メモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ），Ｉ／Ｏなどが１チップに収められ、ＲＯＭに書き込まれたプログラムにより制御されるコントローラにより実現している。例えば、ＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）（登録商標）が好適に用いられる。【００２９】
ここで、許容範囲の設定値およびＬＥＤ表示部の色の閾値のパラメータは、メモリ内に保存されることが好ましい。許容範囲の設定値およびＬＥＤ表示部の色の閾値のパラメータが外部から簡単に変更できないようにして、設定値およびパラメータの信頼性を向上するものである。
また、保守性の面からは、許容範囲の設定値およびＬＥＤ表示部の色の閾値のパラメータは、データ収集装置から伝送インタフェース部を介して受信できることが好ましい。現場のアダプターユニットの調整作業を集中して計測管理室から遠隔で行えることにより、保守作業の効率化が図れるからである。【００３０】
また、信号変換部の校正パラメータは、データ収集装置から伝送インタフェース部を介して受信できることが好ましい。同様に、現場のアダプターユニットの調整作業（信号変換部の校正パラメータの変更作業）を集中して計測管理室から遠隔で行えることにより、調整作業の効率化が図れることになる。【００３１】
また、上記のメモリ部には、サンプリング毎にデータ収集日時とデータ値が保存され、データ収集装置に対して、伝送インタフェース部を介して一括して送信できることが好ましい。
アダプターユニットは、データ収集装置とは切り離して動作可能なものである。すなわち、アダプターユニットは、接続された現場の検出器から信号を入力して、その信号が許容範囲であるか否かを独自に判断し、許容範囲外であればＬＥＤ表示部に対応した表示を出力できる。従って、アダプターユニットによって、データ収集装置が存在しなくとも、現場の変状を告知することができるのである。アダプターユニットに対して、サンプリング毎にデータ収集日時とデータ値が保存され、データ収集装置に対して、伝送インタフェース部を介して一括して送信できる機能を設けるのは、計測データの管理の便宜のためである。【００３２】
また、上記７）のユニークな識別番号は、連結されたアダプターユニットを識別するためのものであり、データ収集装置がアダプターユニットとの間でデータ授受する際に用いるものである。【００３３】
なお、上記のアダプターユニットにおいて、ユニット本体の壁面への取付け部を底面とした場合に、ユニット本体の側面部にインタフェース用のケーブルコネクタが設けられ、ユニット本体の上面部に透明カバーが設けられ、ＬＥＤ表示部の表示が透明カバーを介して確認できることが好ましい。
現場の変状の確認の容易性と、アダプターユニットの設置、隣接するアダプターユニットとの連結の利便性を向上するためである。【００３４】
また、上記５）のメモリ部には、サンプリング毎にデータ収集日時とデータ値が保存され、ユニット本体には、メモリカードが抜き差し可能なメモリカードインタフェース部が設けられ、メモリ部に保存されたデータを、メモリカードにデータ転送できることが好ましい。サンプリング測定されたデータを、メモリカードを介して、携帯型コンピュータに取り込むことが可能になる。
ここで、メモリカードには、例えば、ＳＤカード（secure
digital card）などのフラッシュメモリに属するメモリカードが好適に用いられる。【００３５】
また、上記のアダプターユニットにおいて、上記６）の情報処理部から出力される表示信号を外部に出力する外部インタフェース部が設けられ、外部インタフェース部に、ユニット本体と独立したＬＥＤ表示装置が接続できることが好ましい。
ユニット本体に設けられる上記３）のＬＥＤ表示部のみでは、ユニットの周囲の全方位に発光させることが困難である。通常、ＬＥＤ表示部はユニットの前面に配置される。そのため、ユニットの前面の方向には構造物の変状を告知できるが、反対にユニットの背面の方向には構造物の変状を告知できない。例えば、地下の土木工事の作業員のために、地下の天井にアダプターユニットを取り付けた状態で、地上の作業員にも構造物の変状を告知したい場合がある。この場合、外部インタフェース部に、ユニット本体と独立したＬＥＤ表示装置が接続できることにより、ユニットの周囲の任意の方位にＬＥＤ表示させることが可能である。【００３６】
また、上記のアダプターユニットにおいて、上記３）のＬＥＤ表示部から発光される光を取り出せる光ファイバーインタフェース部が設けられ、光ファイバーインタフェース部に、ユニット本体と独立した光ファイバーが接続できることが好ましい。
光ファイバーインタフェース部に、ユニット本体と独立した光ファイバーが接続できることにより、ユニットの周囲に光ファイバーを巻き付けることで、ユニットの周囲の全方位に発光させることが可能である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のアダプターユニットによれば、現場に設置される既存の検出器に接続でき、工事の進捗に伴う計測管理データ内容・データ量の増加ならびに現場計測地点の変化に対応でき、土木・建築計測データの現場での変状表示及びデータ収集を行えるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のアダプターユニットを用いた計測管理システムの概略構成図
【図２】本発明のアダプターユニットの平面図
【図３】本発明のアダプターユニットの機能ブロック図
【図４】アダプターユニットのシステム構築フロー
【図５】アダプターユニットの内部処理フロー
【図６】アダプターユニットの設定画面例
【図７】アダプターユニットを用いた計測管理システムのデータフロー
【図８】アダプターユニットを用いた計測管理システムの例１
【図９】アダプターユニットを用いた計測管理システムの例２
【図１０】従来の計測管理システムの概略構成図
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【実施例１】
【００４０】
図１は、実施例１のアダプターユニットを用いた計測管理システムの概略構成図を示している。図１では、検出器（３０ａ〜３０ｅ）の１台に対して、それぞれ１台のアダプターユニット（１ａ〜１ｅ）が接続されている。そして、アダプターユニット（１ａ〜１ｅ）は、互いに隣接するユニット同士が直列に連結し、長蛇のように伸びている。連結ケーブルは、ツイストペアを用いた平衡型伝送路ケーブルであるＲＳ−４８５のシリアル通信ケーブルと、ＤＣ２４Ｖの電源ケーブルの２本である。【００４１】
図１に示すように、直列に繋がったアダプターユニット群の末端のアダプターユニット１ａは、現場から離れた箇所に存在する計測管理室３０の計測管理端末（ＰＣ）３２に接続されるデータ収集装置３４と連結している。【００４２】
現場では、工事の進捗とともに、計測ポイントや計測点が変化する。例えば、２台のアダプターユニット（１ｂ，１ｃ）の間に新たに計測点を追加する場合、アダプターユニット１ｂとアダプターユニット１ｃの間のケーブルを一旦はずし、アダプターユニット１ｂとアダプターユニット１ｃの間に新たにアダプターユニット１ｆ（図示せず）を追加する。アダプターユニット１ｂとアダプターユニット１ｆの間をケーブルで接続し、アダプターユニット１ｆとアダプターユニット１ｃの間を新たなケーブルで接続する。そして、新たに計測点を計測する検出器３０ｆ（図示せず）を設置して、検出器３０ｆとアダプターユニット１ｆを接続する。
このように、アダプターユニットの追加・削除が容易に実施できるのである。【００４３】
次に、アダプターユニットの構造や機能について、図２の平面図、図３の機能ブロック図を参照して説明する。
アダプターユニット１の構造は、縦７５ｍｍ、横１２５ｍｍ、高さ７５ｍｍの直方体のケースに、ＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）（登録商標）９、ＲＳ−４８５制御回路１０、Ａ／Ｄ変換器１１などが収納されている。上面は全て透明カバーで覆われており、ＬＥＤ表示パネル２の表示確認がしやすくなっている。図２において、直方体のケースの左右側面には、ケーブル接続端子（４ｂ，６ｂ）が設けられ、ＲＳ−４８５ケーブルおよび電源ケーブルが１本の伝送ケーブル（４，６）としてコネクタ（４ａ，６ａ）で接続されている。また、図２において、直方体のケースの下方側面には、検出器（図示せず）との信号取り合いのための信号ケーブル５が、コネクタ５ａ、ケーブル接続端子５ｂを介して接続されている。【００４４】
アダプターユニット１は、直方体のケースの底面が壁面等に取り付けられる。取り付け部材（７ａ，７ｂ）が直方体のケースに設けられている。アダプターユニット１は、取り付け部材（７ａ，７ｂ）に設けられた孔（８ａ，８ｂ）を用いて壁面等に羅着される。【００４５】
次に、アダプターユニット１の機能について説明する。アダプターユニット１は、以下の（ａ）〜（ｇ）で構成されている。
（ａ）検出器３０のアナログ信号を入力できる１つの検出器インタフェース部
（ｂ）隣接するユニット同士をＲＳ−４８５ケーブル及び電源ケーブルで接続するための２つの伝送インタフェース部
（ｃ）現場作業者に構造物の変状を告知するためのＬＥＤ装着部および液晶パネルを用いた任意情報表示部を有するＬＥＤ表示部
（ｄ）アナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換部
（ｅ）ディジタル信号をデータとして保存するメモリ部
（ｆ）ディジタル信号が許容範囲外である場合にＬＥＤ表示部に表示信号を出力する情報処理部
（ｇ）ユニークな識別番号【００４６】
上記の構成と図３の機能ブロックとの対比を行う。
上記（ａ）の検出器インタフェース部は、図３におけるＡＭＰ（増幅器）２１と定電流回路２９が相当する。
また、上記（ｂ）の伝送インタフェース部は、ＲＳ−４８５制御回路２７が相当する。
また、上記（ｃ）のＬＥＤ表示部は、ＬＥＤ回路２５とＢＵＦＦ（バッファ回路）２４が相当する。
また、上記（ｄ）の信号変換部は、Ａ／Ｄ変換部２２が相当する。
また、上記（ｅ）のメモリ部、上記（ｆ）の情報処理部は、ＰＩＣ２３が相当する。
また、上記（ｇ）の識別番号は、ＩＤ２６が相当する。
なお、検出器タイプ切替ＳＷ２８は、例えば、ディップスイッチ等のハードウェアで実現している。【００４７】
次に、アダプターユニット１のシステム構築フローについて、図４を参照して説明する。先ず、計測ポイント（Ｐ１〜Ｐｎ）に複数の検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）を設置する（ステップＳ０１）。次に、各検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）の近傍にアダプターユニットを設置する（ステップＳ０２）。そして、アダプターユニットと検出器の間を信号ケーブルで接続し（ステップＳ０３）、また、各アダプターユニットの間を信号ケーブルおよび電力ケーブルで接続する（ステップＳ０４）。最後に、直列に接続されている端部のアダプターユニットとデータ収集装置を接続し（ステップＳ０５）、データ収集装置と計測管理端末（ＰＣ）を接続する（ステップＳ０６）。【００４８】
次に、アダプターユニット１の内部処理フローについて、図５を参照して説明する。
アダプターユニット１が起動すると、自己の識別情報を内蔵コントローラが読込み（ステップＳ１００）、検出器タイプを内蔵コントローラが読込み（ステップＳ１０２）、検出器タイプを定電流回路およびＡＭＰ回路が読込み（ステップＳ１０４）、計測管理端末（ＰＣ）から設定情報および校正パラメータを通信ケーブルでデータ入力する（ステップＳ１０６）。
その後、定常状態となり、以下のステップＳ１０８〜Ｓ１１６を繰り返す処理を行う。
先ず、検出器からアナログ信号を入力し（ステップＳ１０８）、入力したアナログ信号を増幅してＡ／Ｄ変換し（ステップＳ１１０）、Ａ／Ｄ変換した信号を内蔵コントローラに入力する（ステップＳ１１２）。ここで、内蔵コントローラとは上述したＰＩＣである。内蔵コントローラにおいて信号が所定範囲外と判定した場合にＬＥＤ表示部に出力する（ステップＳ１１４）。そして、Ａ／Ｄ変換した信号値および識別情報を通信ケーブルでデータ収集装置にデータ出力する（ステップＳ１１６）。【００４９】
図６は、上記のステップＳ１０６の計測管理端末（ＰＣ）から設定情報および校正パラメータをアダプターユニットに送るための計測管理端末（ＰＣ）の設定画面の一例である。設定画面５０において、設定取得ボタン５１を押下することで、アダプターユニットの内部のメモリ部に保存されている設定データを取得することができる。また、適用ボタン５２を押下することで、画面５０で設定した閾値設定情報（５８ａ〜５８ｅ）および校正パラメータ等（５４，５５）をアダプターユニットに送信でき、アダプターユニットの内部のメモリ部に保存できる。なお、画面上のＩＤ５３は、アダプターユニットの識別情報を取り込み表示するものである。【００５０】
図７は、アダプターユニットを用いた計測管理システムのデータフローを示している。
アダプターユニットは、データ収集装置から閾値設定情報および校正パラメータを、伝送ケーブルを介して取得する。アダプターユニットは信号ケーブルを介して検出器からアナログ信号を取り込む。アダプターユニットでは、取り込んだアナログ信号をディジタル信号に変換してメモリ部にデータとして保存する。アダプターユニットは、検出器からアナログ信号を繰り返し取り込んでいく。アダプターユニットは、データ収集装置から信号データ取得要求があると、メモリ部に保存されたデータを信号データとしてデータ収集装置に送信する。アダプターユニットは、データ収集装置から信号データ取得要求がある度に、メモリ部に保存された最新データを信号データとしてデータ収集装置に送信する。【００５１】
アダプターユニットを用いた計測管理システム構成の一例を図８に示す。図８に示すように、本発明のアダプターユニットは、従来の計測管理システム（図１０参照）と比べて、様々な現場の要求に応じて自由にシステム構築できるのである。土木・建築作業現場に、８個の検出器Ａ〜Ｈが設置されるとする。これらの検出器Ａ〜Ｈは、同じタイプの検出器であっても、例えば、ひずみゲージ形センサー、差動トランス型センサー、電圧形センサーなどのように異なるタイプのものでも構わない。これらの検出器は、土木・建築作業が進むにつれて、センサーのタイプや設置個数も変化していくだろう。また、設置場所も作業の進捗により変化していくだろう。これらの検出器Ａ〜Ｈの近傍にアダプターユニット４１〜４８を設置する。アダプターユニット４１〜４８は、それぞれ検出器Ａ〜Ｈと信号ケーブル５１〜５８によって１対１に接続されている。アダプターユニット４１〜４８は、検出器Ａ〜Ｈのデータから危険度を検知し、それを視覚的に現場周囲に告知する。また、アダプターユニット４１〜４８は、各々が伝送ケーブル４０ｂ〜４０ｈにより直列に接続されている。直列接続されている端部のアダプターユニット４１は、伝送ケーブル４０ａを介してデータ収集装置３４と接続されている。データ収集装置３４は、計測管理端末３２に接続されている。
なお、図８中、ＬＥＣ（Light Emitting Converter）は、アダプターユニットのことを意味する。【００５２】
アダプターユニットを用いた計測管理システム構成の他の例を図９に示す。図９のシステム構成例では、１つのアダプターユニットに、複数の検出器が取り付けられているものを示している。図８のシステム構成と比べて、アダプターユニット４２，４３，４６，４７には、２〜３台の検出器が接続されている。
具体的には、アダプターユニット４２には検出器Ｂ１（６２ａ）と検出器Ｂ２（６２ｂ）が、アダプターユニット４３には検出器Ｃ１（６３ａ）と検出器Ｃ２（６３ｂ）が、アダプターユニット４６には検出器Ｆ１（６６ａ）と検出器Ｆ２（６６ｂ）が、アダプターユニット４７には検出器Ｇ１（６７ａ）と検出器Ｇ２（６７ｂ）と検出器Ｇ３（６７ｃ）が接続されている。【００５３】
複数の検出器が接続されるケースとは、例えば、地中に傾斜センサーを複数入れる場合である。これらの傾斜センサーは、地面に掘られた穴の中に複数個ぶら下げられる状態で配置される。地表にはアダプターユニットだけが現れることになり、このアダプターユニットがどの位置の傾斜センサーが反応したのか、或いは、どの位置の傾斜が最大値を示しているかなどを判別してそのデータをデータ収集装置３４に送信すると共に、ユニット本体のＬＥＤ表示パネルを用いて地中の変状を現場周囲に告知するのである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明にかかる土木・建築計測データの変状表示及びデータ収集を行うアダプターユニットは、上述したような自然構造物、土木構造物、建築構造物、およびそれに関係する建設機械を対象として構造物の建設中および供用後のすべての期間において変状を監視し、安全性を確認するための機器として有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１ａ〜１ｅ  アダプターユニット
３０ａ〜３０ｅ  検出器
２  ＬＥＤ表示パネル
３  接続コネクタ
４，６  伝送ケーブル
５  信号ケーブル
３０  計測管理室
３２  計測管理端末（ＰＣ）
３４  データ収集装置
４１〜４８  アダプターユニット
５１〜５８  信号ケーブル
５２ａ〜５２ｂ、５３ａ〜５３ｂ，５６ａ〜５６ｂ，５７ａ〜５７ｃ  信号ケーブル
６１〜６８  検出器
６２ａ〜６２ｂ、６３ａ〜６３ｂ，６６ａ〜６６ｂ，６７ａ〜６７ｃ  検出器
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈ  伝送ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年11月8日(2011.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土木・建築作業現場における計測管理に用い、様々な現場の要求に応じて自由にシステム構築できるユニットであって、
互いに隣接するユニット同士が直列に連結していくことにより長蛇のように伸びていき、直列に繋がったユニット群の末端にはデータ収集装置が接続され、
１）現場の検出器のアナログ信号を入力できる少なくとも１つの検出器インタフェース部、
２）隣接するユニットもしくは前記データ収集装置とデータ通信するための伝送インタフェース部、
３）現場作業者に構造物の変状を視覚的にリアルタイムに光の色で危険度の情報を開示・告知するためのＬＥＤ表示部、
４）前記検出器インタフェース部から入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換部、
５）前記ディジタル信号をデータとして保存するメモリ部、
６）前記ディジタル信号が許容範囲外である場合に、危険度を視覚的に現場周囲に告知する前記ＬＥＤ表示部に表示信号を出力する情報処理部、
７）ユニークな識別番号、を備え、検出器のデータに応じて現場の変状を表示し、かつ、接続された複数のユニットの末端に設けられた前記データ収集装置に対して、前記識別番号を用いて前記メモリ部に保存されている前記データを、前記伝送インタフェース部を介して送信できる、ことを特徴とするアダプターユニット。
【請求項２】
土木・建築作業現場における計測管理に用い、様々な現場の要求に応じて自由にシステム構築できるユニットであって、
互いに隣接するユニット同士が直列に連結していくことにより長蛇のように伸びていき、直列に繋がったユニット群の末端にはデータ収集装置が接続され、
１）現場の検出器のアナログ信号を入力できる少なくとも１つの検出器インタフェース部、
２）隣接するユニットを、ツイストペアを用いた平衡型伝送路ケーブルおよび電源ケーブルを介して接続する少なくとも２つの伝送インタフェース部、
３）現場作業者に構造物の変状を視覚的にリアルタイムに光の色で危険度の情報を開示・告知するためのＬＥＤ表示部、
４）前記検出器インタフェース部から入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する信号変換部、
５）前記ディジタル信号をデータとして保存するメモリ部、
６）前記ディジタル信号が許容範囲外である場合に、危険度を視覚的に現場周囲に告知する前記ＬＥＤ表示部に表示信号を出力する情報処理部、
７）ユニークな識別番号、を備え、検出器のデータに応じて現場の変状を表示し、かつ、接続された複数のユニットの末端に設けられた前記データ収集装置に対して、前記識別番号を用いて前記メモリ部に保存されている前記データを、前記伝送インタフェース部を介して送信できる、ことを特徴とするアダプターユニット。
【請求項３】
前記ＬＥＤ表示部は、前記ディジタル信号が許容範囲外である場合に、少なくとも２段階の色表示が行えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項４】
前記ＬＥＤ表示部は、ＬＥＤを装着した部分および液晶パネルを用いて任意情報を表示できる部分から成り、光の色に加えて、現場の変状を文字または図柄によって現場作業者に告知できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項５】
前記許容範囲の設定値および前記ＬＥＤ表示部の色の閾値のパラメータは、前記メモリ内に保存されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項６】
前記許容範囲の設定値および前記ＬＥＤ表示部の色の閾値のパラメータは、前記データ収集装置から前記伝送インタフェース部を介して受信できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項７】
前記信号変換部の校正パラメータは、前記データ収集装置から前記伝送インタフェース部を介して受信できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項８】
前記ＬＥＤ表示部は、前記ディジタル信号が許容範囲内にある場合、青色系又は緑色系の安全色表示を常時行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項９】
前記メモリ部には、サンプリング毎にデータ収集日時とデータ値が保存され、前記データ収集装置に対して、前記伝送インタフェース部を介して一括して送信できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のアダプターユニットにおいて、ユニット本体の壁面への取付け部を底面とした場合に、ユニット本体の側面部にインタフェース用のケーブルコネクタが設けられ、ユニット本体の上面部に透明カバーが設けられ、前記ＬＥＤ表示部の表示が前記透明カバーを介して確認できることを特徴とするアダプターユニット。
【請求項１１】
前記メモリ部には、サンプリング毎にデータ収集日時とデータ値が保存され、ユニット本体には、メモリカードが抜き差し可能なメモリカードインタフェース部が設けられ、前記メモリ部に保存されたデータを、前記メモリカードにデータ転送できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項１２】
前記情報処理部から出力される表示信号を外部に出力する外部インタフェース部が設けられ、該外部インタフェース部に、ユニット本体と独立したＬＥＤ表示装置が接続できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【請求項１３】
前記ＬＥＤ表示部から発光される光を取り出せる光ファイバーインタフェース部が設けられ、該光ファイバーインタフェース部に、ユニット本体と独立した光ファイバーが接続できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプターユニット。
【国際調査報告】
2011083775.tif 000013
2011083775.tif 000014
2011083775.tif 000015
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